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Aceleración máxima del suelo

La aceleración máxima del suelo ( PGA ) es igual a la aceleración máxima del suelo que se produjo durante el terremoto en un lugar. PGA es igual a la amplitud de la aceleración absoluta más grande registrada en un acelerograma en un sitio durante un terremoto en particular. [1] Los terremotos generalmente ocurren en las tres direcciones. Por lo tanto, PGA a menudo se divide en componentes horizontales y verticales. Los PGA horizontales son generalmente más grandes que los que están en dirección vertical, pero esto no siempre es cierto, especialmente cerca de grandes terremotos. PGA es un parámetro importante (también conocido como medida de intensidad) para la ingeniería sísmica . El movimiento del suelo sísmico base de diseño ( DBEGM ) [2] a menudo se define en términos de PGA.

A diferencia de las escalas de Richter y de magnitud de momento , no es una medida de la energía total (magnitud o tamaño) de un terremoto, sino de cuánto tiembla la tierra en un punto geográfico determinado. La escala de intensidad de Mercalli utiliza informes y observaciones personales para medir la intensidad de los terremotos, pero la PGA se mide mediante instrumentos, como los acelerógrafos . Puede correlacionarse con intensidades macrosísmicas en la escala de Mercalli [3], pero estas correlaciones están asociadas con una gran incertidumbre. [4] [5]

La aceleración horizontal máxima (PHA) es el tipo de aceleración del suelo más comúnmente utilizado en aplicaciones de ingeniería. A menudo se utiliza en ingeniería sísmica (incluidos los códigos de construcción sísmica ) y comúnmente se traza en mapas de peligro sísmico . [6] En un terremoto, el daño a los edificios y la infraestructura está más estrechamente relacionado con el movimiento del suelo, del cual PGA es una medida, que con la magnitud del terremoto en sí. Para terremotos moderados, el PGA es un determinante de daño razonablemente bueno; En terremotos severos, el daño se correlaciona más a menudo con la velocidad máxima del suelo . [3]

Geofísica

La energía del terremoto se dispersa en ondas desde el hipocentro , lo que provoca un movimiento del suelo omnidireccional, pero normalmente modelado horizontal (en dos direcciones) y vertical. PGA registra la aceleración (tasa de cambio de velocidad) de estos movimientos, mientras que la velocidad máxima del suelo es la mayor velocidad (tasa de movimiento) alcanzada por el suelo y el desplazamiento máximo es la distancia recorrida. [7] [8] Estos valores varían en diferentes terremotos y en diferentes sitios dentro de un evento sísmico, dependiendo de una serie de factores. Estos incluyen la longitud de la falla, la magnitud, la profundidad del terremoto, la distancia desde el epicentro, la duración (duración del ciclo del temblor) y la geología del suelo (subsuperficie). Los terremotos superficiales generan sacudidas (aceleraciones) más fuertes que los terremotos intermedios y profundos, ya que la energía se libera más cerca de la superficie. [9]

La aceleración máxima del suelo se puede expresar en fracciones de g (la aceleración estándar debida a la gravedad de la Tierra , equivalente a la fuerza g ) como decimal o porcentaje; en m/s 2 (1  g  = 9,81 m/s 2 ); [7] o en múltiplos de Gal , donde 1 Gal es igual a 0,01 m/s 2 (1  g  = 981 Gal).

El tipo de terreno puede influir significativamente en la aceleración del suelo, por lo que los valores de PGA pueden mostrar una variabilidad extrema en distancias de unos pocos kilómetros, particularmente con terremotos de moderados a grandes. [10] Los diferentes resultados de PGA de un terremoto se pueden mostrar en un mapa de sacudidas . [11] Debido a las complejas condiciones que afectan a PGA, los terremotos de magnitud similar pueden ofrecer resultados dispares, y muchos terremotos de magnitud moderada generan valores de PGA significativamente mayores que los terremotos de mayor magnitud.

Durante un terremoto, la aceleración del suelo se mide en tres direcciones: verticalmente (V o UD, de arriba a abajo) y dos direcciones horizontales perpendiculares (H1 y H2), a menudo de norte a sur (NS) y de este a oeste (EW). Se registra la aceleración máxima en cada una de estas direcciones, y a menudo se informa el valor individual más alto. Alternativamente, se puede anotar un valor combinado para una estación determinada. La aceleración horizontal máxima del suelo (PHA o PHGA) se puede alcanzar seleccionando el registro individual más alto, tomando la media de los dos valores o calculando una suma vectorial de los dos componentes. También se puede alcanzar un valor de tres componentes teniendo en cuenta también el componente vertical.

En ingeniería sísmica, a menudo se utiliza la aceleración máxima efectiva (EPA, la aceleración máxima del suelo a la que responde un edificio), que tiende a ser ⅔ – ¾ de la PGA [ cita necesaria ] .

Riesgo sísmico e ingeniería.

El estudio de áreas geográficas combinado con una evaluación de terremotos históricos permite a los geólogos determinar el riesgo sísmico y crear mapas de peligro sísmico , que muestran los valores probables de PGA que se experimentarán en una región durante un terremoto, con una probabilidad de excedencia (PE). Los ingenieros sísmicos y los departamentos de planificación gubernamental utilizan estos valores para determinar la carga sísmica adecuada para los edificios en cada zona, con estructuras clave identificadas (como hospitales, puentes, plantas de energía) que necesitan sobrevivir al terremoto máximo considerado (MCE).

Los daños a los edificios están relacionados tanto con la velocidad máxima del suelo (PGV) como con la duración del terremoto: cuanto más persistan las sacudidas de alto nivel, mayor será la probabilidad de daños.

Comparación de intensidad instrumental y sentida.

La aceleración máxima del suelo proporciona una medida de la intensidad instrumental , es decir, los temblores del suelo registrados por instrumentos sísmicos . Otras escalas de intensidad miden la intensidad sentida , basándose en informes de testigos presenciales, temblores sentidos y daños observados. Existe una correlación entre estas escalas, pero no siempre un acuerdo absoluto, ya que las experiencias y los daños pueden verse afectados por muchos otros factores, incluida la calidad de la ingeniería sísmica.

Generalmente hablando,

Correlación con la escala de Mercalli

El Servicio Geológico de los Estados Unidos desarrolló una escala de intensidad instrumental, que mapea la aceleración máxima del suelo y la velocidad máxima del suelo en una escala de intensidad similar a la escala de Mercalli . Estos valores son utilizados por sismólogos de todo el mundo para crear mapas de sacudidas. [3]

Otras escalas de intensidad

En la escala de intensidad sísmica de la Agencia Meteorológica de Japón de 7 clases , la intensidad más alta, Shindo 7, cubre aceleraciones superiores a 4 m/s 2 (0,41  g ).

Riesgos de peligro de PGA en todo el mundo

En la India , las áreas con valores esperados de PGA superiores a 0,36 g se clasifican como "Zona 5" o "Zona de riesgo de daños muy alto".

Terremotos notables

Ver también

Referencias

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Bibliografía